Digue, hauteur et transmission de l’énergie
Groupe hydraulique · coupe et instruments
Turbine à action : jet tangentiel, injecteur à pointeau et augets doubles.
Tableau de surveillance
Tendances de l’essai
Journal de conduite
Conduite et expérience conseillée
1. Activer la lubrification et le refroidissement. 2. Démarrer, puis ouvrir progressivement l’admission en manuel, ou activer le régulateur. 3. Approcher 600 tr/min. 4. Connecter le banc de charges entre 90 et 110 % du régime nominal. 5. Modifier la charge, la chute et l’admission ; comparer débit, vitesse, rendement et puissance.
Tester ensuite un rejet de charge et observer l’accélération. L’arrêt commande la fermeture progressive de l’admission ; la roue continue à tourner par inertie. Une protection doit être réarmée après retour à basse vitesse. Le mode automatique commande l’admission ; les pales Kaplan et le déflecteur Pelton restent sous contrôle de l’opérateur.
Modèle et références techniques
Banc fictif : H de référence 450 m, débit de référence 0.8 m³/s, régime 600 tr/min, diamètre 1.38 m. Ces paramètres et les seuils de protection sont pédagogiques et ne décrivent aucun modèle constructeur.
Hauteur manométrique disponible Hₘ = chute brute − pertes de charge. Le schéma de la digue varie avec la chute réglée, sans calculer une vidange de retenue. Puissance hydraulique : ρgQH net. Pertes de conduite quadratiques, inertie de l’eau au premier ordre, déplacement limité de l’admission, équation de rotation J dω/dt = couple hydraulique − couple électrique − frottements. Pelton : couple par bilan de quantité de mouvement du jet sur les augets ; Kaplan et Francis : caractéristique couple–vitesse approchée, rendement de référence et pénalités hors adaptation. Les courbes ne sont pas des collines de rendement mesurées.
Alternateur sur banc résistif isolé : couple de charge proportionnel à la vitesse, fréquence proportionnelle au régime, rendement de conversion 96 %. Il ne s’agit pas d’un couplage à un réseau rigide. Les puissances ne sont donc pas imposées indépendamment de la vitesse. Le régulateur PI adapte l’admission à la consigne.
Pour les turbines à réaction, σ disponible = (hauteur atmosphérique − hauteur de vapeur − hauteur d’aspiration) / chute nette. Seuil simplifié : 0. La cavitation produit une alerte ; l’érosion et les poches de vapeur ne sont pas calculées. La variation inertielle de pression affichée est une estimation de colonne d’eau ; les ondes de coup de bélier ne sont pas résolues. Le modèle thermique des paliers est concentré.
La rotation est visualisée au ralenti pour rendre la roue lisible ; les instruments utilisent la vitesse physique calculée.
US Department of Energy · familles de turbinesHydro-Québec · Kaplan, Francis et Pelton
USACE · groupe turbine-alternateur et régulation